مدل ارتعاشات سه جزئی ماشین فرز با اتصالات پیوسته

Abstract

هدف از تحلیل دینامیکی در ماشین فرز، بالا بردن سرعت ماشینکاری و در عین حال کاستن ارتعاشات خودزا در انتهای ابزار است. چنین ارتعاشاتی از صافی سطح قطعات فرزکاری شده می‌کاهد. کاملاً واضح است که پارامترهای تماسی مانند سفتی و میرایی بین اجزا نقش مهمی در خواص دینامیکی مجموعه اسپیندل- هولدر- ابزار در ماشین فرز دارد که در این مقاله با در نظر گرفتن خواص تماسی بین اجزا به مطالعه دینامیک مجموعه پرداخته شده است. در بین این سازه‌ها اسپیندل، هولدر و ابزار دارای هندسه‌هایی می‌باشند که امکان انجام تحلیل آنها با نرم افزار‌های المان محدود وجود دارد ولی سازه بدنه ماشین فرز به قدری پیچیده است که تحلیل آن غیرممکن است. در این مقاله روش جدیدی برای انجام چنین تحلیل‌های سازه‌ای ارائه می‌شود. خواص دینامیکی مجموعه ماشین فرز و اسپیندل در انتهای اسپیندل اندازه‌گیری شده و با استفاده از روش جدید کوپل پیوسته دینامیکی، مدل تحلیلی ابزار و هولدر به مجموعه اسپیندل و ماشین فرز متصل می‌شود. نتایج این روش جدید با آخرین روش ارائه شده در مراجع به نام کوپلینگ چند نقطه‌ای مقایسه شده است. در روش جدید امکان کوپل دینامیکی دو قطعه در دو فضای تحلیل متفاوت از جمله فضای مودال و فضای پاسخ فراهم شده است. به این ترتیب جهت کوپل دینامیکی دو جزء نیاز به تبدیل فضای مدل دو جزء نمی‌باشد و از خطاهای عددی حاصل از تبدیل فضا جلوگیری خواهد شد. عمده برتری این روش نسبت به RCSA امکان کوپل پیوسته دو جزء می‌باشد. در این مقاله تماس بین اسپیندل- هولدر و هولدر- ابزار با استفاده از فنرها و میراگرهای جابه-جایی و پیچشی که به صورت پیوسته در طول تماس پخش شده‌اند، مدل شده است. تحلیل دینامیکی هولدر با معادلات تیر تیموشنکو با استفاده از سری‌های چبیشف انجام شده و تحلیل دینامیکی ابزار نیز با استفاده از روش جدید قطر معادل و استفاده از معادلات تیر اویلر برنولی انجام گرفته است. پارامترهای تماسی بین اجزا با استفاده از روش جدید ارائه شده در نرم افزار ANSYS به دست آمده و به صورت تجربی مورد تأیید قرار گرفته است.